Приоритетный доступ по кольцу.

Каждый кадр и маркер имеют приоритет в диапазоне от 0 до 7. Станция может захватить маркер, если её приоритет  приоритету маркера. Но если станция не захватывает маркер, то она помещает свой приоритет в резервное поле приоритета маркера. Следующая станция, не достигшая основного приоритета, может заменить на свой приоритет, если он выше предыдущего. В итоге в резервном поле наивысший приоритет. Станция, захватившая маркер, передаёт свои данные в кадре и готовит маркер для передачи следующей станции, при этом она переписывает резервное поле в основное поле приоритетов. Резервное поле при этом обнуляется. Далее логика повторяется. Решение об использовании приоритетов принимают протоколы верхнего 7-го уровня, если этого решения нет, то все кадры и маркер одного приоритета. В современных гетерогенных сетях приоритет обеспечивается концентраторами и маршрутизаторами, коммуникационными элементами.

Физический уровень технологии Token Ring.

Стандарт IBM предусматривает построение сети с помощью специальных концентраторов MAU, MSAU. Концентратор может быть активным и пассивным. Каждая станция в сети может быть выключена (реле).

Используемые кабели:

• STP Type 1 (экранированная витая пара) – длина ответвителей 100 м, общее число станций  260.

• UTP категории 3  45 м, число станций  72.

• UTP категории 5.

• Волоконно-оптический кабель – длина кольца до  4000 м.

Расстояние между пассивными MSAU:

• STP  100 м.

• UTP  45 м.

Расстояние между активными MSAU:

• STP  730 м.

• UTP  365 м (неэкранированная витая пара).

1. В последних технологиях фирмы IBM используется двойное кольцо для увеличения надёжности.

2. Технология TR фирмы IBM – High Speed Token Ring (HSTR), которая имеет скорость до

155 Мбит/сек, а структура и метод доступа как и в 16 Мбит/сек.

Технология fddi.

Fiber Distributed Data Interface (FDDI) – первая волоконно-оптическая технология.

Техника двойного кольца – это основной приём для обеспечения отказоустойчивости. При множественных отказах (два и более) сеть распадается на несколько сегментов. Метод доступа в FDDI близок (очень похож) как в TR, но есть отличия. Главное отличие – время удержания маркера станцией не постоянная величина, она зависит от загрузки кольца (вплоть до нуля – нужного уровня приоритета). В зависимости от приоритетов время удержания маркера разное. Различают синхронный (высокоприоритетный) трафик и асинхронный, для которого задержки не критичны. Для синхронного по прежнему фиксировано. Для асинхронного время зависит от загрузки кольца и время может быть уменьшено вплоть до нуля. В остальном метод доступа и форматы кадров аналогичны TR.

Уровни FDDI.

Отличительной особенностью технологии FDDI является уровень управления станциями SMT. Именно SMT берёт на себя все функции по управлению работой кольца.

Логика метода доступа FDDI.

Для передачи своих кадров станция с синхронным трафиком всегда может захватить маркер. Станция с асинхронным трафиком для получения маркера определяет возможность его захвата, для этого она измеряет интервал времени с момента прихода с предыдущего (время оборота маркера) – Token Rotation Time (TRT). Определив TRT, она сравнивает его с максимально допустимым временем оборота T_{об max}. Если в Token Ring максимальное время оборота фиксированная величина для 260 станций в кольце 2,6 сек, то в технологии FDDI станции «договариваются» о величине T_{об max} во время инициализации кольца. При этом каждая станция заявляет своё время оборота, за результирующее принимают минимальное из этих величин. Для асинхронного трафика каждый раз происходит сравнение TRT и T_{об max}. Если TRT  T_{об max}, то она получает T_{об max} – TRT, если наоборот TRT  T_{об max}, то асинхронный трафик не получает временное окно и маркера (то есть нулевое окно). Даже в случае перегрузки кольца синхронный трафик всегда получает временное окно.

Отказоустойчивость технологии FDDI.

Станция DAS подключается к двум кольцам. Концентраторы могут каскадироваться и создавать древовидную структуру. Обычно порт A поддерживает резервное кольцо, а порт B основное кольцо Dual Homing. При обнаружении обрывов концентратор станции автоматически производит нужное переключение (реконфигурацию), восстанавливает кольцо.

Физический уровень технологии FDDI.

При передачи световых волн используется логическое кодирование 4B/5B в сочетании с физическим кодированием NRZI. Вместо неудобных комбинаций 4B используются удобные комбинации 5B. В коде 5B используются 16 комбинаций, неиспользуемые комбинации из них могут быть выбраны специальные служебные коды. Idle – простой сети (нет кадров). Этот символ посылается между портами во время пауз между кадрами, с помощью этого станция и концентратор имеет информацию об обрыве кабеля и это есть сигнал к реконфигурации.

Физический уровень разделён на два:

• Не зависящий от среды PHY.

• Зависящий от среды PMD.

FDDI поддерживает два подуровня PMD:

• Для волоконно-оптического кабеля.

• Для неэкранированной витой пары категории 5 (TP-PMD).

В-О PMD использует:

• Многомодовый волоконно-оптический кабель 62,5/125 мкм.

• Максимальное расстояние между узлами 2 км.

• Если одномодовый кабель 30-40 км.

• _света = 1300 нм.

• Код представления NRZI.

TP-PMD использует:

• Используется витая пара категории 5.

• Физическое кодирование MLT-3.

• Максимальное расстояние между узлами 100 м.

• При максимальной длине общего кольца 100 км.

• Максимальное число станций в кольце 500.

Технология дорогая, поэтому используется на ответственных участках, на магистралях крупных подсетей (между зданиями).

Fast Ethernet.

В 1995 г. эта технология стала стандартом института IEEE. Этот стандарт получил название 802.3u.

Физический уровень технологии Fast Ethernet.

Всё отличие Fast Ethernet от обычного Ethernet на физическом уровне. Канальный уровень остался тем же.

Fast Ethernet использует три типа кабельных систем:

• Многомодовое волокно (2 волокна).

• Витая пара категории 5 (100 МГц, 2 пары).

• Витая пара категории 3 (25 МГц, 4 пары).

В отличие от обычного Ethernet, Fast Ethernet всегда использует концентраторы по древовидной структуре. Время передачи кадра минимальной длины уменьшается в 10 раз. Максимальный диаметр сети 200 метров.

В стандарте 802.3u установлено 3 спецификации для физической среды:

• 100 BASE – TX (UTP категории 5, STP Type 1).

• 100 BASE – T4 (UTP категории 3, 4, 5, четыре пары).

• 100 BASE – FX (многомодовое волокно, 2 волокна).

Все параметры в битовых интервалах остались теми же (ТИ = 10 нс).

Fast Ethernet при отсутствии сигнала, символ Idle «простой» среды.

Физический уровень состоит из трёх элементов:

• Уровень согласования Reconciliation Layer (RL).

• Независимый от среды интерфейс Media Independent Interface (MII).

• Устройства физического уровня Physical Layer Device (PLD).

Уровень согласования.

Для согласования уровня MAC.

Устройства физического уровня представляются:

1. Подуровнем логического кодирования коды 4B/5B (TX, FX) или логическое кодирование 8B/6T для технологии (T4).

2. Подуровень физического кодирования это формирование сигнала NRZI для FX, TX или MLT-3 для (T4).

3. Подуровень автопереговоров для выбора скорости передачи в сети (10/100).

Физический уровень 100 BASE – FX

Спецификации FX и TX имеют много общего. Структура кадра выглядит следующим образом:

Физический уровень 100 BASE – TX

Витая пара категории 5 (2 пары).

Параметры:

• Максимальная длина кабеля от концентратора 100 м.

• Физическое кодирование MLT-3.

• Логическое кодирование 4B/5B.

• Наличие функции автопереговоров (10/100 Мбит/сек).

Схема автопереговоров является стандартом 100 BASE – T4.

При переговорах используются следующие уровни:

• 10 BASE – T (CSMA/CD или низкоприоритетный).

• 10 BASE – T (Full Duplex).

• 100 BASE – TX (полудуплексный).

• 100 BASE – T4 (4 пары категории 3).

• 100 BASE – TX (Full Duplex).

Переговоры осуществляются при включении питания и инициализации модуля управления. Устройства начинают передавать специальные посылки Fast Link Pulse burst (FLP) 1 байт. Кодирует один из 5-ти режимов, который заявляет данный узел. В результате принимается самый низкоуровневый приоритет (1).

Физический уровень 100 BASE – T4

Витая пара UTP категории 3 имеет полосу пропускания порядка 25 МГц. Увеличение скорости передачи достигается параллельной передачей по 3-м парам.

В этом случае при скорости 100/3 = 33,3 Мбит/сек. Вместо кода 4B/5B логическое кодирование 8B/6T. Из 8 бит 6 троичное кодирование (log₂3  1). По 4-й паре производится прослушивание для определения коллизий, за счёт физического трёхуровневого кодирования достигается битовая скорость 33,3 Мбит/сек, вместо 25 Мбит/сек (3  1,4  25 = 33,3).

Ограничение сетей Fast Ethernet построенных на повторителях.

Повторители в Fast Ethernet делятся на два класса I и II.

Повторители I класса поддерживают все типы кодирования 4B/5B, 8B/6T.

Повторители II класса используют какой-либо один из типов кодирования 4B/5B или 8B/6T.

Таким образом повторители класса I способны транслировать логическое кодирование, поэтому они должны иметь порты для всех типов. В связи с этим повторители класса I имеют значительно большую задержку, чем класса II, поэтому в одном домене коллизий допускается только:

• Один повторитель класса I.

• Два повторителя класса II.

Повторители класса I имеют задержку 70 bt (битовых интервалов).

Повторители класса II имеют задержку 36 bt (TX/FX) и 33,5 bt (T4).

Пример построения и ограничения сети Fast Ethernet с повторителями класса I.

Таким образом правило 4-х хабов превратилось в правило 1-го или 2-х хабов. Но более корректно нужно производить расчёт времени двойного оборота, для этого комитет IEEE даёт исходные данные для расчёта, но расчёт несколько отличается:

• Данные о задержках не разделяется на левый и правый сегмент.

• Задержки сетевых адаптеров учитывают преамбулы, поэтому он сравнивается 512 bt, без преамбулы.

Для повторителя класса I время двойного оборота рассчитывается следующим образом, задержки вносимые кабелем.